ПРОДУКТЫ ГОРЕНИЯ

ПРОДУКТЫ ГОРЕНИЯ — летучие вещества, образующиеся при термоокислительном разложении (беспламенном горении, тлении) и/или пламенном горении (см. ГОРЕНИЕ) материалов (рис. 1). [2]

Рис. 1. Продукты горения сухой травы

Различают продукты полного и неполного горения. В случае когда в зону реакции горения окислительная среда поступает в количестве, достаточном для полного окисления компонентов горючего вещества (см. ГОРЮЧИЕ ВЕЩЕСТВА И МАТЕРИАЛЫ), образуются продукты полного горения, в состав которых входят такие вещества, как С0₂, пары Н₂0, S0₂ и др., в зависимости от состава горючего. Так как в условиях пожара (см. ПОЖАР) окислительной средой чаще всего является воздух, то в состав продуктов горения будет входить азот, поступающий в зону горения вместе с кислородом воздуха. Когда в зону горения поступает воздуха больше, чем его требуется для полного сгорания горючего, в состав продуктов горения будет входить кислород. Если в зону горения поступает воздуха меньше, чем необходимо для полного сгорания горючего, или горение протекает при низкой температуре, то кроме продуктов полного горения образуются продукты неполного горения — СО (угарный газ), С (сажа) и продукты термоокислительной деструкции (разложения) горючего вещества или материала.

ПОВЕРХНОСТНОЕ ГОРЕНИЕ — горение, ограничивающееся поверхностью материала. [1]

ЗАМЕДЛЕННОЕ ГОРЕНИЕ — режим горения твердого топлива при недостатке кислорода. [5]

ОСТАТОЧНОЕ ГОРЕНИЕ — горение элементарной пробы материала после того, как источник воспламенения удален. [4]

ЭКВИВАЛЕНТНЫЙ ПОКАЗАТЕЛЬ ТОКСИЧНОСТИ ПРОДУКТОВ ГОРЕНИЯ КАБЕЛЬНОГО ИЗДЕЛИЯ — токсичность продуктов горения (см. ТОКСИЧНОСТЬ ПРОДУКТОВ ГОРЕНИЯ) полимерных материалов, входящих в конструкцию кабельного изделия, с учетом их массовой доли в общей массе полимерных материалов кабельного изделия. [3]

В обозначении класса пожарной опасности первым показателем ставится предел распространения горения (О1 или О2 для кабельного изделия, испытанного одиночно, или П1–П4 для кабельного изделия, испытанного при групповой прокладке), вторым — предел огнестойкости, третьим — показатель коррозионной активности, четвертым — эквивалентный показатель токсичности, пятым — показатель дымообразования.

Для каждого полимерного материала показатель токсичности определяется отношением количества полимерного материала кабельного изделия к единице объема замкнутого пространства, в котором образующиеся при горении продукты вызывают гибель 50 % подопытных животных (при времени экспозиции 0,5 ч), г/м.

Эквивалентный показатель токсичности продуктов горения кабельного изделия Tx, г/м определяют по формуле:

где m_i — масса i-го полимерного материала в единице длины кабельного изделия, г/м;

Tx_i — показатель токсичности i-го полимерного материала конструкции кабельного изделия, определенный по ГОСТ 12.1.044, г/м;

n — число полимерных материалов в конструкции кабельного изделия, испытанных по ГОСТ 12.1.044.

Допускается эквивалентный показатель токсичности продуктов горения кабельных изделий рассчитывать по значениям показателей токсичности полимерных материалов, указанным в стандартах и технических условиях на материалы конкретных марок.

ДЕФЛАГРАЦИОННОЕ ГОРЕНИЕ — режим горения, при котором происходит сравнительно медленное распространение фронта химической реакции горения относительно свежей смеси со скоростью от 0,5 до 50 м/с (рис. 3). [2]

Дефлаграционное горение происходит в основном с дозвуковыми скоростями и при сгорании горючей смеси в трубе с одним открытым концом; давление, вызванное нагреванием, выравнивается с давлением в окружающем пространстве. Обычно дефлаграционное горение протекает со скоростями, значительно превышающими приведенные нормальные скорости распространения пламени (см. СКОРОСТЬ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ПЛАМЕНИ). В коротких участках труб скорость пламени смесей горючих газов с воздухом может достигать десятков и сотен метров в секунду.

Рис. 2. Схема возникновения взрывного горения

Сначала у открытого конца трубы пламя распространяется с нормальной скоростью, так как продукты горения свободно расширяются и выходят наружу. Давление смеси не изменяется. Длительность равномерного распространения пламени зависит от диаметра трубы, рода горючего и его концентрации.

По мере продвижения фронта пламени внутрь трубы продукты реакции, имея больший объем по сравнению с исходной смесью, не успевают выходить наружу и их давление возрастает. Это давление начинает давить во все стороны, и поэтому впереди фронта пламени исходная смесь начинает двигаться в сторону распространения пламени. Прилегающие к стенкам слои тормозятся. Наибольшую скорость имеет пламя в центре трубы, меньшую — у стенок (из-за теплоотвода в них). Поэтому фронт пламени вытягивается в сторону распространения пламени, а поверхность его увеличивается. Пропорционально этому увеличивается количество сгораемой смеси в единицу времени, которое влечет за собой возрастание давления, а то в свою очередь увеличивает скорость движения газа и т. д. Таким образом происходит лавинообразное повышение скорости распространения пламени до сотен метров в секунду.

Процесс распространения пламени по горючей газовой смеси, при котором самоускоряющаяся реакция горения распространяется вследствие разогрева путем теплопроводности от соседнего слоя продуктов реакции, называется дефлаграцией. Обычно скорости дефлаграционного горения дозвуковые, т. е. менее 333 м/с.

Литература

1. ИСО 13943:2017 от 03.08.2017 Пожарная безопасность. Словарь.

2. ГОСТ 12.1.044-2018 от 01.05.2019 Система стандартов безопасности труда. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения.

3. ГОСТ 31565-2012 от 22.11.2012 Кабельные изделия. Требования пожарной безопасности.

4. ГОСТ Р 12.4.200-99 от 28.12.1999 Система стандартов безопасности труда. Одежда специальная для защиты от тепла и огня. Метод испытания при ограниченном распространении пламени.

5. ГОСТ Р 53321-2009 от 18.02.2009 Аппараты теплогенерирующие, работающие на различных видах топлива. Требования пожарной безопасности. Методы испытаний.